黑马程序员_Java 高新技术（6）

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1. 创建线程的两种传统方式

1）在Thread子类覆盖的run方法中编写运行代码，涉及一个以往知识点：能否在run方法声明上抛出InterruptedException异常，以便省略run方法内部对Thread.sleep()语句的try…catch处理。

2）在传递给Thread对象的Runnable对象的run方法中编写代码。

3）总结：查看Thread类的run()方法的源代码，可以看到其实这两种方式都是在调用Thread对象的run方法，如果Thread类的run方法没有被覆盖，并且为该Thread对象设置了一个Runnable对象，该run方法会调用Runnable对象的run方法。

4）问题：如果在Thread子类覆盖的run方法中编写了运行代码，也为Thread子类对象传递了一个Runnable对象，那么，线程运行时的执行代码是子类的run方法的代码？还是Runnable对象的run方法的代码？

涉及到的一个以往知识点：匿名内部类对象的构造方法如何调用父类的非默认构造方法。

2. 定时器的应用

Timer类

TimerTask类
 

3. 线程的同步互斥的图文解说

 

4. 多个线程访问共享对象和数据的方式

1）如果每个线程执行的代码相同，可以使用同一个Runnable对象，这个Runnable对象中有那个共享数据，例如，买票系统就可以这么做。

2）如果每个线程执行的代码不同，这时候需要用不同的Runnable对象，有如下两种方式来实现这些Runnable对象之间的数据共享：

将共享数据封装在另外一个对象中，然后将这个对象逐一传递给各个Runnable对象。每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，这样容易实现针对该数据进行的各个操作的互斥和通信。

将这些Runnable对象作为某一个类中的内部类，共享数据作为这个外部类中的成员变量，每个线程对共享数据的操作方法也分配给外部类，以便实现对共享数据进行的各个操作的互斥和通信，作为内部类的各个Runnable对象调用外部类的这些方法。

上面两种方式的组合：将共享数据封装在另外一个对象中，每个线程对共享数据的操作方法也分配到那个对象身上去完成，对象作为这个外部类中的成员变量或方法中的局部变量，每个线程的Runnable对象作为外部类中的成员内部类或局部内部类。

总之，要同步互斥的几段代码最好是分别放在几个独立的方法中，这些方法再放在同一个类中，这样比较容易实现它们之间的同步互斥和通信。

3）极端且简单的方式，即在任意一个类中定义一个static的变量，这将被所有线程共享。
 

5. ThreadLocal实现线程范围的共享变量

1）见下页的示意图和辅助代码解释ThreadLocal的作用和目的：用于实现线程内的数据共享，即对于相同的程序代码，多个模块在同一个线程中运行时要共享一份数据，而在另外线程中运行时又共享另外一份数据。

2）每个线程调用全局ThreadLocal对象的set方法，就相当于往其内部的map中增加一条记录，key分别是各自的线程，value是各自的set方法传进去的值。在线程结束时可以调用ThreadLocal.clear()方法，这样会更快释放内存，不调用也可以，因为线程结束后也可以自动释放相关的ThreadLocal变量。

3）ThreadLocal的应用场景：

订单处理包含一系列操作：减少库存量、增加一条流水台账、修改总账，这几个操作要在同一个事务中完成，通常也即同一个线程中进行处理，如果累加公司应收款的操作失败了，则应该把前面的操作回滚，否则，提交所有操作，这要求这些操作使用相同的数据库连接对象，而这些操作的代码分别位于不同的模块类中。

银行转账包含一系列操作： 把转出帐户的余额减少，把转入帐户的余额增加，这两个操作要在同一个事务中完成，它们必须使用相同的数据库连接对象，转入和转出操作的代码分别是两个不同的帐户对象的方法。

例如Strut2的ActionContext，同一段代码被不同的线程调用运行时，该代码操作的数据是每个线程各自的状态和数据，对于不同的线程来说，getContext方法拿到的对象都不相同，对同一个线程来说，不管调用getContext方法多少次和在哪个模块中getContext方法，拿到的都是同一个。

4）实验案例：定义一个全局共享的ThreadLocal变量，然后启动多个线程向该ThreadLocal变量中存储一个随机值，接着各个线程调用另外其他多个类的方法，这多个类的方法中读取这个ThreadLocal变量的值，就可以看到多个类在同一个线程中共享同一份数据。

5）实现对ThreadLocal变量的封装，让外界不要直接操作ThreadLocal变量。

对基本类型的数据的封装，这种应用相对很少见。

对对象类型的数据的封装，比较常见，即让某个类针对不同线程分别创建一个独立的实例对象。
 

6. 线程范围内共享数据的示意图

 

7. Java5中的线程并发库

1）看java.util.concurrent包及子包的API帮助文档

2）了解java.util.concurrent.atomic包

查看atomic包文档页下面的介绍

通过如下两个方法快速理解atomic包的意义：

AtomicInteger类的boolean compareAndSet(expectedValue, updateValue); 

AtomicIntegerArray类的int addAndGet(int i, int delta);

顺带解释volatile类型的作用，需要查看java语言规范。

3）了解java.util.concurrent.lock包

8. 线程池

1）线程池的概念与Executors类的应用

创建固定大小的线程池

创建缓存线程池

创建单一线程池

2）关闭线程池

shutdown与shutdownNow的比较

 

3）用线程池启动定时器

调用ScheduledExecutorService的schedule方法，返回的ScheduleFuture对象可以取消任务。

支持间隔重复任务的定时方式，不直接支持绝对定时方式，需要转换成相对时间方式。

9. Callable&Future

1）Future取得的结果类型和Callable返回的结果类型必须一致，这是通过泛型来实现的。

2）Callable要采用ExecutorSevice的submit方法提交，返回的future对象可以取消任务。

3）CompletionService用于提交一组Callable任务，其take方法返回已完成的一个Callable任务对应的Future对象。
  

10. Lock&Condition实现线程同步通信

1）Lock比传统线程模型中的synchronized方式更加面向对象，与生活中的锁类似，锁本身也应该是一个对象。两个线程执行的代码片段要实现同步互斥的效果，它们必须用同一个Lock对象。

2）读写锁：分为读锁和写锁，多个读锁不互斥，读锁与写锁互斥，这是由jvm自己控制的，你只要上好相应的锁即可。如果你的代码只读数据，可以很多人同时读，但不能同时写，那就上读锁；如果你的代码修改数据，只能有一个人在写，且不能同时读取，那就上写锁。总之，读的时候上读锁，写的时候上写锁！

3）在等待 Condition 时，允许发生“虚假唤醒”，这通常作为对基础平台语义的让步。对于大多数应用程序，这带来的实际影响很小，因为 Condition 应该总是在一个循环中被等待，并测试正被等待的状态声明。某个实现可以随意移除可能的虚假唤醒，但建议应用程序程序员总是假定这些虚假唤醒可能发生，因此总是在一个循环中等待。

4）一个锁内部可以有多个Condition，即有多路等待和通知，可以参看jdk1.5提供的Lock与Condition实现的可阻塞队列的应用案例，从中除了要体味算法，还要体味面向对象的封装。在传统的线程机制中一个监视器对象上只能有一路等待和通知，要想实现多路等待和通知，必须嵌套使用多个同步监视器对象。（如果只用一个Condition，两个放的都在等，一旦一个放的进去了，那么它通知可能会导致另一个放接着往下走。）

11. Semaphore实现信号灯

1）Semaphore可以维护当前访问自身的线程个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有十个人要上厕所，那么同时能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中的任何一个人让开后，其中在等待的另外5个人中又有一个可以占用了。

另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。

2）单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

12. 其他同步工具类

1）CyclicBarrier

表示大家彼此等待，大家集合好后才开始出发，分散活动后又在指定地点集合碰面，这就好比整个公司的人员利用周末时间集体郊游一样，先各自从家出发到公司集合后，再同时出发到公园游玩，在指定地点集合后再同时开始就餐，…。

2）CountDownLatch

犹如倒计时计数器，调用CountDownLatch对象的countDown方法就将计数器减1，当计数到达0时，则所有等待者或单个等待者开始执行。这直接通过代码来说明CountDownLatch的作用，这样学员的理解效果更直接。

可以实现一个人（也可以是多个人）等待其他所有人都来通知他，这犹如一个计划需要多个领导都签字后才能继续向下实施。还可以实现一个人通知多个人的效果，类似裁判一声口令，运动员同时开始奔跑。用这个功能做百米赛跑的游戏程序不错哦！

3）Exchanger

用于实现两个人之间的数据交换，每个人在完成一定的事务后想与对方交换数据，第一个先拿出数据的人将一直等待第二个人拿着数据到来时，才能彼此交换数据。

13. 可阻塞的队列

1）什么是可阻塞队列，阻塞队列的作用与实际应用，阻塞队列的实现原理。

2）阻塞队列与Semaphore有些相似，但也不同，阻塞队列是一方存放数据，另一方释放数据，Semaphore通常则是由同一方设置和释放信号量。

3）ArrayBlockingQueue

只有put方法和take方法才具有阻塞功能

4）用3个空间的队列来演示阻塞队列的功能和效果。

5）用两个具有1个空间的队列来实现同步通知的功能。

14. 同步集合

1）传统方式下用Collections工具类提供的synchronizedCollection方法来获得同步集合，分析该方法的实现源码。

2）传统方式下的Collection在迭代集合时，不允许对集合进行修改。

用空中网面试的同步级线程题进行演示

根据AbstractList的checkForComodification方法的源码，分析产生

ConcurrentModificationException异常的原因。

3）Java5中提供了如下一些同步集合类：

通过看java.util.concurrent包下的介绍可以知道有哪些并发集合

ConcurrentHashMap

CopyOnWriteArrayList

CopyOnWriteArraySet
 

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